全格構風機塔架頂部過渡段有限元分析

彭文兵

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司 上海200092

引言

近年來，隨著風力發電機組在低風速區域的裝機量不斷攀升，風力發電機組正不斷向大功率、大葉片、高塔架等方向發展，其中高塔架的發展尤為迅速。塔架作為風力發電機組重要的支撐結構，目前已經發展出三種典型的結構形式：單管式鋼筒塔架、預應力鋼筋混凝土塔架、格構式塔架。

單管式鋼筒塔架由于具備結構形式簡單、傳力明確、安裝維修方便、占地面積小等優勢，應用最為廣泛，幾乎占領了120m 高度以下的所有塔架市場。對于120m 及以上的塔架高度，傳統單管式塔筒塔架因運輸限制難以加大底部塔筒直徑，部分設計人員通過優化控制策略將塔架設計成剛度較小的柔性塔架；另一部分設計人員轉而設計預應力鋼筋混凝土塔架和格構式鋼塔架這兩種剛性塔架。由于柔塔的結構剛度過小，對主機的振動控制要求過高，難以適應塔架越來越高的需求；而預應力鋼筋混凝土塔架的制作安裝工期較長、工業化程度較低、塔架基礎造價較高。格構式鋼塔架有著結構剛度大、運輸方便、基礎造價低的優勢，得到了越來越多的研究［1，2］。

在格構式塔架設計過程中，與機艙相連的過渡鋼筒段為最重要的設計環節之一。本文以某低風速風場的全格構塔架設計為例，重點對全格構塔架頂部過渡段的受力性能進行分析。

1 過渡段設計與構造

該全格構風機塔架輪轂高度為120m，底部0～115.7m標高處為角鋼四邊形格構段，由塔柱、斜桿、橫桿和橫隔組成，塔柱為四拼角鋼柱，115.7m～117.7m為過渡段，117.7m以上為風機設備。……